CN109856560B - 动力电池健康状态评估方法、装置、系统及换电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池评估技术领域，具体提供了一种动力电池健康状态评估方法、装置、系统及换电站，旨在解决如何及时且准确地评估动力电池健康状态的技术问题。为此目的，本发明提供的动力电池健康状态评估方法主要包括以下步骤：获取当前充电与前一次充电时多个预设的动力电池的荷电状态对应的电池电压，随后根据每个荷电状态对应的电池电压的电压变化量评估当前动力电池的健康状态。基于上述步骤，本发明能够根据每次充电过程中的电池电压变化实时计算得到动力电池的第一健康因子，进而根据该第一健康因子评估动力电池的健康状态，即实现了对动力电池健康状态的在线评估。同时，本发明还能够利用由标定健康因子计算得到的修正系数校正第一健康因子。

Description

动力电池健康状态评估方法、装置、系统及换电站

技术领域

本发明涉及电池评估技术领域，具体涉及一种动力电池健康状态评估方法、装置、系统及换电站。

背景技术

动力电池作为车辆的动力来源，其健康状态将会直接影响车辆的续航里程和动力性能。动力电池在经过长期使用和/或反复充电后电池性能将会明显下降，这不仅会影响用户的行车体验还可能会存在一定的行车风险。因此，必须及时获取动力电池的健康状态。但是，当前动力电池的健康状态评估方法主要是在保养动力电池时对其进行标定实验并根据标定结果来评估健康状态，而动力电池保养间隔时间往往比较长，无法及时获取每次动力电池保养前后一定时间内动力电池的健康状态。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何及时且准确地评估动力电池健康状态的技术问题。为此目的，本发明提供了一种动力电池健康状态评估方法、装置、系统及换电站。

在第一方面，本发明提供的一种动力电池健康状态评估方法包括以下步骤：

分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的所述动力电池的荷电状态对应的电池电压；

根据所述电池电压计算每个所述荷电状态对应的电压变化量；

根据所述每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

“根据所述每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态”的步骤包括：

根据所述电压变化量并按照下式计算所述动力电池的第一健康因子：

其中，所述SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后所述动力电池的第一健康因子，所述V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述n是所述荷电状态的总数，所述A是预设的第一修正系数；

根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

在“根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态”的步骤之后，所述方法还包括：

根据下式对所述动力电池的第一健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B

其中，所述SOH_i是对所述第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，所述B是预设的第二修正系数；

并且其中，所述

所述SOH_OL是利用所述动力电池的保养数据得到的所述动力电池的标定健康因子SOH_OL，

所述SOH_OB是利用所述保养数据得到的所述动力电池的保养健康因子，所述

所述V_{k_j}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{k_0}是对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述h是所述荷电状态的总数；

根据所述第二健康因子再次评估所述动力电池的健康状态。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

在“根据下式对所述动力电池的第二健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子”的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述动力电池的保养数据获取所述动力电池的容量标定值和电量标定值；

根据所述容量标定值与电量标定值并且按照下式计算所述标定健康因子SOH_OL：

其中，所述SOHO_{L_E}和SOHO_{L_Q}分别是电量标定值和容量标定值；

并且其中，所述

所述E是根据所述保养数据得到的所述动力电池的电量，所述E₀是所述动力电池的初始电量标定值；

所述

所述Q是根据所述保养数据得到的所述动力电池的容量，所述Q₀是所述动力电池的初始容量标定值。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述第一修正系数A的取值取决于所述第二修正系数B的取值范围。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

在“根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态”的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述动力电池的历史充电数据获取所述动力电池的健康因子预测值；

判断所述动力电池的第一健康因子与所述健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据所述健康因子预测值修正所述第一健康因子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述方法还包括：

分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子；

根据所述保养前健康因子与所述保养后健康因子并且根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度：

其中，所述Improving_rate是保养之后动力电池的性能提升幅度，所述SOH_b，m是保养前健康因子，所述SOH_a，p是保养后健康因子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

“分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子”的步骤包括：

根据下式计算所述保养前健康因子和所述保养后健康因子：

其中，所述m和p分别是所述动力电池保养前后一定时间内的充电总数；所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

在“根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度”的步骤之后，所述方法还包括：

向用户终端发送所述动力电池的性能提升幅度，并且根据所述动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

在第二方面，本发明提供的一种动力电池健康状态评估系统包括以下结构：

电池电压获取装置，配置为分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的所述动力电池的荷电状态对应的电池电压；

电压变化量获取装置，配置为根据所述电池电压获取装置所获取的电池电压计算每个所述荷电状态对应的电压变化量；

健康状态评估装置，配置为根据所述电压变化量获取装置所计算的每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述健康状态评估装置包括健康因子获取模块和第一健康状态评估模块；

所述健康因子获取模块配置为根据所述电压变化量并按照下式计算所述动力电池的第一健康因子：

其中，所述SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后所述动力电池的第一健康因子，所述V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述n是所述荷电状态的总数，所述A是预设的第一修正系数；

所述第一健康状态评估模块配置为根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述健康状态评估装置还包括健康因子校准模块和第二健康状态评估模块；

所述健康因子校准模块配置为根据下式对所述动力电池的第一健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B

其中，所述SOH_i是对所述第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，所述B是预设的第二修正系数；

并且其中，所述

所述SOH_OL是是利用所述动力电池的保养数据得到的所述动力电池的标定健康因子SOH_OL，

所述SOH_OB是利用所述保养数据得到的所述动力电池的保养健康因子，所述

所述V_{k_j}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{k_0}是对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述h是所述荷电状态的总数；

所述第二健康状态评估模块配置为根据所述第二健康因子再次评估所述动力电池的健康状态。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述健康因子校准模块包括标定健康因子获取子模块，所述标定健康因子获取子模块包括容量/电量标定值获取单元和标定健康因子计算单元；

所述容量/电量标定值获取单元配置为根据所述动力电池的保养数据获取所述动力电池的容量标定值和电量标定值；

所述标定健康因子计算单元配置为根据所述容量标定值与电量标定值并且按照下式计算所述标定健康因子SOH_OL：

其中，所述SOHO_{L_E}和SOHO_{L_Q}分别是电量标定值和容量标定值；

并且其中，所述

所述E是根据所述保养数据得到的所述动力电池的电量，所述E₀是所述动力电池的初始电量标定值；

所述

所述Q是根据所述保养数据得到的所述动力电池的容量，所述Q₀是所述动力电池的初始容量标定值。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述第一修正系数A的取值取决于所述第二修正系数B的取值范围。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述健康因子获取模块还包括健康因子修正子模块，所述健康因子修正子模块包括健康因子预测单元和健康因子修正单元；

所述健康因子预测单元配置为根据所述动力电池的历史充电数据获取所述动力电池的健康因子预测值；

所述健康因子修正单元配置为判断所述动力电池的第一健康因子与所述健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据所述健康因子预测值修正所述第一健康因子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述系统还包括电池性能获取装置，所述电池性能获取装置包括保养前/后健康因子获取模块和电池性能获取模块；

所述保养前/后健康因子获取模块配置为分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子；

所述电池性能获取模块配置为根据所述保养前健康因子与所述保养后健康因子并且根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度：

其中，所述Improving_rate是保养之后动力电池的性能提升幅度，所述SOH_b，m是保养前健康因子，所述SOH_a，p是保养后健康因子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述保养前/后健康因子获取模块包括保养前/后健康因子计算单元，所述保养前/后健康因子计算单元配置为根据下式计算所述保养前健康因子和所述保养后健康因子：

其中，所述m和p分别是所述动力电池保养前后一定时间内的充电总数；所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案是：

所述电池性能获取装置还包括信息反馈模块，所述信息反馈模块配置为向用户终端发送所述动力电池的性能提升幅度，并且根据所述动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

在第三方面，本发明提供的一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载以执行上述技术方案中任一项所述的动力电池健康状态评估方法。

在第四方面，本发明提供的一种控制装置，包括处理器和存储设备，所述存储设备适于存储多条程序，所述程序适于由所述处理器加载以执行上述技术方案中任一项所述的动力电池健康状态评估方法。

在第五方面，本发明提供的一种换电站，该换电站包括上述技术方案中任一项所述的动力电池健康状态评估系统。

方案1、一种动力电池健康状态评估方法，其特征在于，所述方法包括：

分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的所述动力电池的荷电状态对应的电池电压；

根据所述电池电压计算每个所述荷电状态对应的电压变化量；

根据所述每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态。

方案2、根据方案1所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，“根据所述每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态”的步骤包括：

根据所述电压变化量并按照下式计算所述动力电池的第一健康因子：

其中，所述SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后所述动力电池的第一健康因子，所述V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述n是所述荷电状态的总数，所述A是预设的第一修正系数；

根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态。

方案3、根据方案2所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态”的步骤之后，所述方法还包括：

根据下式对所述动力电池的第一健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B

其中，所述SOH_i是对所述第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，所述B是预设的第二修正系数；

并且其中，所述

所述SOH_OL是利用所述动力电池的保养数据得到的所述动力电池的标定健康因子，

所述SOH_OB是利用所述保养数据得到的所述动力电池的保养健康因子，所述

所述V_{k_j}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{k_O}是对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述h是所述荷电状态的总数；

根据所述第二健康因子再次评估所述动力电池的健康状态。

方案4、根据方案3所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据下式对所述动力电池的第二健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子”的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述动力电池的保养数据获取所述动力电池的容量标定值和电量标定值；

根据所述容量标定值与电量标定值并且按照下式计算所述标定健康因子SOH_OL：

其中，所述SOH_{OL_E}和SOH_{OL_Q}分别是电量标定值和容量标定值；

并且其中，所述

所述E是根据所述保养数据得到的所述动力电池的电量，所述E₀是所述动力电池的初始电量标定值；

所述

所述Q是根据所述保养数据得到的所述动力电池的容量，所述Q₀是所述动力电池的初始容量标定值。

方案5、根据方案4所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，

所述第一修正系数A的取值取决于所述第二修正系数B的取值范围。

方案6、根据方案2至5中任一项所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态”的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述动力电池的历史充电数据获取所述动力电池的健康因子预测值；

判断所述动力电池的第一健康因子与所述健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据所述健康因子预测值修正所述第一健康因子。

方案7、根据方案1至5中任一项所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子；

根据所述保养前健康因子与所述保养后健康因子并且根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度：

其中，所述Improving_rate是保养之后动力电池的性能提升幅度，所述SOH_b，m是保养前健康因子，所述SOH_a，p是保养后健康因子。

方案8、根据方案7所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，“分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子”的步骤包括：

根据下式计算所述保养前健康因子和所述保养后健康因子：

其中，所述m和p分别是所述动力电池保养前后一定时间内的充电总数；所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

方案9、根据方案7所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度”的步骤之后，所述方法还包括：

向用户终端发送所述动力电池的性能提升幅度并且根据所述动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

方案10、一种动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述系统包括：

电池电压获取装置，配置为分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的所述动力电池的荷电状态对应的电池电压；

电压变化量获取装置，配置为根据所述电池电压获取装置所获取的电池电压计算每个所述荷电状态对应的电压变化量；

健康状态评估装置，配置为根据所述电压变化量获取装置所计算的每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态。

方案11、根据方案10所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康状态评估装置包括健康因子获取模块和第一健康状态评估模块；

所述健康因子获取模块配置为根据所述电压变化量并按照下式计算所述动力电池的第一健康因子：

其中，所述SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后所述动力电池的第一健康因子，所述V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述n是所述荷电状态的总数，所述A是预设的第一修正系数；

所述第一健康状态评估模块配置为根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态。

方案12、根据方案11所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康状态评估装置还包括健康因子校准模块和第二健康状态评估模块；

所述健康因子校准模块配置为根据下式对所述动力电池的第一健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B

其中，所述SOH_i是对所述第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，所述B是预设的第二修正系数；

并且其中，所述

所述SOH_OL是是利用所述动力电池的保养数据得到的所述动力电池的标定健康因子SOH_OL，

所述SOH_OB是利用所述保养数据得到的所述动力电池的保养健康因子，所述

所述V_{k_j}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{k_0}是对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述h是所述荷电状态的总数；

所述第二健康状态评估模块配置为根据所述第二健康因子再次评估所述动力电池的健康状态。

方案13、根据方案12所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康因子校准模块包括标定健康因子获取子模块，所述标定健康因子获取子模块包括容量/电量标定值获取单元和标定健康因子计算单元；

所述容量/电量标定值获取单元配置为根据所述动力电池的保养数据获取所述动力电池的容量标定值和电量标定值；

所述标定健康因子计算单元配置为根据所述容量标定值与电量标定值并且按照下式计算所述标定健康因子SOH_OL：

其中，所述SOH_{OL_E}和SOH_{OL_Q}分别是电量标定值和容量标定值；

并且其中，所述

所述E是根据所述保养数据得到的所述动力电池的电量，所述E₀是所述动力电池的初始电量标定值；

所述

所述Q是根据所述保养数据得到的所述动力电池的容量，所述Q₀是所述动力电池的初始容量标定值。

方案14、根据方案13所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述第一修正系数A的取值取决于所述第二修正系数B的取值范围。

方案15、根据方案11至14中任一项所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康因子获取模块还包括健康因子修正子模块，所述健康因子修正子模块包括健康因子预测单元和健康因子修正单元；

所述健康因子预测单元配置为根据所述动力电池的历史充电数据获取所述动力电池的健康因子预测值；

所述健康因子修正单元配置为判断所述动力电池的第一健康因子与所述健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据所述健康因子预测值修正所述第一健康因子。

方案16、根据方案10至14中任一项所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述系统还包括电池性能获取装置，所述电池性能获取装置包括保养前/后健康因子获取模块和电池性能获取模块；

所述保养前/后健康因子获取模块配置为分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子；

所述电池性能获取模块配置为根据所述保养前健康因子与所述保养后健康因子并且根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度：

其中，所述Improving_rate是保养之后动力电池的性能提升幅度，所述SOH_b，m是所述保养前健康因子，所述SOH_a，p是所述保养后健康因子。

方案17、根据方案16所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述保养前/后健康因子获取模块包括保养前/后健康因子计算单元，所述保养前/后健康因子计算单元配置为根据下式计算所述保养前健康因子和所述保养后健康因子：

其中，所述m和p分别是所述动力电池保养前后一定时间内的充电总数；所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

方案18、根据方案16所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述电池性能获取装置还包括信息反馈模块，所述信息反馈模块配置为向用户终端发送所述动力电池的性能提升幅度，并且根据所述动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

方案19、一种存储装置，其中存储有多条程序，其特征在于，所述程序适于由处理器加载以执行方案1至9中任一项所述的动力电池健康状态评估方法。

方案20、一种控制装置，包括处理器和存储设备，所述存储设备适于存储多条程序，其特征在于，所述程序适于由所述处理器加载以执行方案1至9中任一项所述的动力电池健康状态评估方法。

方案21、一种换电站，其特征在于，包括如方案10至18中任一项所述的动力电池健康状态评估系统。

与最接近的现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：

1、本发明提供的动力电池健康状态评估方法主要包括以下步骤：分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的动力电池的荷电状态对应的电池电压，随后根据每个荷电状态对应的电池电压的电压变化量评估当前动力电池的健康状态。基于上述步骤，本发明能够根据每次充电过程中的电池电压变化实时计算得到动力电池的第一健康因子，进而根据该第一健康因子评估动力电池的健康状态，即实现了对动力电池健康状态的在线评估。

2、本发明提供的动力电池健康状态评估方法还可以根据动力电池的标定健康因子计算第二修正系数，进而根据该第二修正系数对第一健康因子进行校正。基于上述步骤，能够对动力电池健康状态进行闭环在线评估，以保证在线评估结果的准确性。

3、本发明提供的动力电池健康状态评估方法还可以根据动力电池保养前后的健康因子(第一健康因子或第二健康因子)计算动力电池的性能提升幅度，进而向用户终端反馈该性能提升幅度，以便用户及时了解动力电池的保养效果。同时，本发明还可以向用户反馈一定的附加值(如充电积分等)来提高用户主动保养电池的积极性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种动力电池健康状态评估方法的主要步骤示意图

图2是动力电池的荷电状态与电池电压的变化曲线示意图；

图3是本发明实施例中一种动力电池健康状态评估系统的应用架构示意图；

图4是本发明实施例中一种动力电池健康状态评估系统的主要结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明提供的一种动力电池健康状态评估方法进行说明。

参阅附图1，图1示例性示出了本实施例中动力电池健康状态评估方法的主要步骤。如图1所示，本实施例中可以按照以下步骤评估动力电池的健康状态：

步骤S101：获取当前充电与前一次充电时多个预设的动力电池的荷电状态对应的电池电压。

本实施例中荷电状态(State of Charge，SOC)指的是电池的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。可选的，本实施例中的多个荷电状态可以是等间隔选取的多个荷电状态，如70％、75％、80％、85％、90％等。

继续参阅附图2，图2示例性示出了动力电池的荷电状态与电池电压的变化曲线。其中，曲线1表示对首次使用的动力电池进行第1次充电时荷电状态与电池电压之间的关系曲线，曲线2表示对该动力电池进行多次充电后的某次充电时荷电状态与电池电压之间的关系曲线。如图2所示，动力电池在经过多次充电后动力电池的健康状态衰减，此时同一荷电状态对应的电池电压会升高。

步骤S102：根据电池电压计算每个荷电状态对应的电压变化量。

步骤S103：根据每个荷电状态对应的电压变化量评估当前动力电池的健康状态。

具体地，本实施例中可以根据当前动力电池每个荷电状态对应的电压变化量并且按照下式(1)计算动力电池的第一健康因子，进而根据第一健康因子评估动力电池的健康状态：

公式(1)中各参数含义是：

SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后动力电池的第一健康因子，V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，V_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，是预设的荷电状态的总数，A是预设的第一修正系数。

基于上述步骤，本发明能够根据每次充电过程中的电池电压变化实时计算得到动力电池的第一健康因子，进而根据该第一健康因子评估动力电池的健康状态，即实现了对动力电池健康状态的在线评估。

可选的，在本实施例中还可以按照以下步骤修正动力电池的第一健康因子，具体为：

步骤1：获取动力电池的历史充电数据，并且根据历史充电数据获取动力电池的健康因子预测值。

步骤2：判断动力电池的第一健康因子与健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则表明第一健康因子是异常值，此时可以根据健康因子预测值修正第一健康因子，如将第一健康因子替换为健康因子预测值。

进一步地，在本实施例提供的一个优选实施方案中，图1所示的动力电池健康状态评估方法还可以按照以下步骤校准动力电池的第一健康因子：

步骤1：获取当前动力电池的容量标定值和电量标定值。

在本实施方案中，容量标定值和电量标定值可以是利用保养电池时的保养数据得到的容量标定值和电量标定值。例如，保养电池时可以对动力电池进行标定实验并根据该标定实验的实验数据得到的容量标定值和电量标定值。

步骤2：根据容量标定值与电量标定值并且按照下式(2)计算标定健康因子SOH_OL：

公式(2)中参数SOH_{OL_E}和SOH_{OL_Q}分别是电量标定值和容量标定值，并且SOH_{OL_E}和SOH_{OL_Q}的计算公式是：

公式(3)中各参数含义是：

E是根据保养数据得到的动力电池的电量，E₀是动力电池的初始电量标定值，Q是根据保养数据得到的动力电池的容量，Q₀是动力电池的初始容量标定值。

步骤3：根据标定健康因子SOH_OL并且按照下式(4)对动力电池的第一健康因子进行校准，得到动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B (4)

公式(4)中各参数含义是：

SOH_i是对第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，B是预设的第二修正系数。

其中，第二修正系数B如下式(5)所示：

公式(5)中参数SOH_OB是利用步骤1中所使用的保养数据计算得到的动力电池的保养健康因子，该保养健康因子的计算公式如下式(6)所示：

公式(6)中各参数含义是：V_{k_j}是在动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，V_{k_0}是在动力电池的标定实验中对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，h是荷电状态的总数，A是第一修正系数。

可选的，在本实施方案中第一修正系数A的取值可以取决于第二修正系数B的取值范围。例如，第二修正系数B的取值范围是0.95～1时，第一修正系数A的取值可以是0.9～1.1中的某个值。具体而言，可以选取0.9～1.1中的多个值，并根据该多个值分别计算相应的动力电池的第二健康因子，随后选取第二健康因子最接近动力电池真实健康因子的值作为第一修正系数A。

进一步地，在本实施例提供的另一个优选实施方案中，图1所示的动力电池健康状态评估方法还可以按照以下步骤获取电池保养后的性能提升幅度，具体为：

步骤1：分别获取对动力电池保养前后动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子。

具体地，本实施例中可以按照下式(7)所示的方法计算保养前健康因子和保养后健康因子：

公式(7)中各参数含义是：SOH_b，m是保养前健康因子，SOH_a，p是保养后健康因子，m和p分别是动力电池保养前后一定时间内的充电总数；SOH_OB_s是利用保养前动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且SOH_OB_t是利用保养后动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者SOH_OB_s是利用保养前动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且SOH_OB_t是利用保养后动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

步骤2：根据下式(8)计算对动力电池保养后动力电池的性能提升幅度：

公式(8)中参数Improving_rate的含义是保养之后动力电池的性能提升幅度。

步骤3：向用户终端发送动力电池的性能提升幅度，并且根据动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

在本实施方案中附加值可以是保养积分等，用户可以通过保养积分换取一定的充电时间或者兑换实物等，从而可以调动用户对动力电池保养的积极性。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

基于上述动力电池健康状态评估方法实施例，本发明还提供了一种存储装置，该存储装置中存储有多条程序，这些程序可以适于由处理器加载以执行该方法实施例所述的动力电池健康状态评估方法。

进一步地，基于上述动力电池健康状态评估方法实施例，本发明还提供了一种控制装置，该控制装置可以包括处理器和存储设备，存储设备中存储有多条程序，这些程序可以适于由处理器加载以执行该方法实施例所述的动力电池健康状态评估方法。

再进一步地，基于上述动力电池健康状态评估方法实施例，本发明还提供了一种动力电池健康状态评估系统，下面结合附图对该动力电池健康状态评估系统进行说明。

参阅附图3和4，图3示例性示出了本实施例中动力电池健康状态评估系统的应用架构，图4示例性示出了本实施例中动力电池健康状态评估系统的主要结构。

如图3所示，本实施例中动力电池健康状态评估系统1分别与车联网2和电池保养系统3连接。具体地，动力电池健康状态评估系统1通过车辆网2可以获取动力电池的荷电状态、电池电压和历史充电数据等，同时还可以与用户终端进行信息交互。动力电池健康状态评估系统1通过电池保养系统3可以获取动力电池的保养数据。

如图4所示，本实施例中动力电池健康状态评估系统1主要包括电池电压获取装置11、电压变化量获取装置12和健康状态评估装置13。具体地，电池电压获取装置11可以配置为分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的动力电池的荷电状态对应的电池电压。电压变化量获取装置可以配置为根据电池电压获取装置11所获取的电池电压计算每个荷电状态对应的电压变化量。健康状态评估装置13可以配置为根据电压变化量获取装置12所计算的每个荷电状态对应的电压变化量评估当前动力电池的健康状态。

进一步地，本实施例中图4所示系统中健康状态评估装置13可以包括健康因子获取模块和第一健康状态评估模块。

具体地，健康因子获取模块可以配置为根据电压变化量并按照公式(1)计算动力电池的第一健康因子。第一健康状态评估模块可以配置为根据第一健康因子评估动力电池的健康状态。

可选的，本实施例中健康状态评估装置13还可以包括健康因子校准模块和第二健康状态评估模块。

具体地，健康因子校准模块可以配置为根据公式(4)对动力电池的第一健康因子进行校准，得到动力电池的第二健康因子。第二健康状态评估模块可以配置为根据第二健康因子再次评估动力电池的健康状态。

进一步地，本实施例中健康因子校准模块可以包括标定健康因子获取子模块，该标定健康因子获取子模块可以包括容量/电量标定值获取单元和标定健康因子计算单元。

具体地，容量/电量标定值获取单元可以配置为根据动力电池的保养数据获取动力电池的容量标定值和电量标定值。标定健康因子计算单元可以配置为根据容量标定值与电量标定值并且按照公式(2)计算标定健康因子SOH_OL。

进一步地，本实施例中健康因子获取模块可以包括健康因子修正子模块，该健康因子修正子模块可以包括健康因子预测单元和健康因子修正单元。

具体地，健康因子预测单元可以配置为根据动力电池的历史充电数据获取动力电池的健康因子预测值。健康因子修正单元可以配置为判断动力电池的第一健康因子与健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据健康因子预测值修正第一健康因子。

进一步地，本实施例中图4所示的动力电池健康状态评估系统还可以包括电池性能获取装置，电池性能获取装置可以包括保养前/后健康因子获取模块和电池性能获取模块。

具体地，保养前/后健康因子获取模块可以配置为分别获取对动力电池保养前后动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子。电池性能获取模块可以配置为根据公式(8)计算对动力电池保养后动力电池的性能提升幅度。

可选的，电池性能获取模块可以包括信息反馈模块，该信息反馈模块可以配置为向用户终端发送动力电池的性能提升幅度，并且根据动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

上述动力电池健康状态评估系统实施例可以用于执行上述动力电池健康状态评估方法实施例，其技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的动力电池健康状态评估的具体工作过程及有关说明，可以参考前述动力电池健康状态评估方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，上述动力电池健康状态评估系统还包括一些其他公知结构，例如处理器、控制器、存储器等，其中，存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等，为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构未在图3和4中示出。

应该理解，图3和4中的各个模块的数量仅仅是示意性的。根据实际需要，各模块可以具有任意的数量。

基于上述系统实施例，本发明还提供了一种换电站，该换电站包括上述系统实施例所述的动力电池健康状态评估系统。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的系统中的装置进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个系统中。可以把实施例中的装置或模块或单元组合成一个装置或模块或单元，以及此外可以把它们分成多个子装置或子模块或子单元。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种动力电池健康状态评估方法，其特征在于，所述方法包括：

分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的所述动力电池的荷电状态对应的电池电压；

根据所述电池电压计算每个所述荷电状态对应的电压变化量；

根据每个所述荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态，具体包括：

根据所述电压变化量并按照下式计算所述动力电池的第一健康因子：

其中，所述SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后所述动力电池的第一健康因子，所述V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述n是所述荷电状态的总数，所述A是预设的第一修正系数；

根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态。

2.根据权利要求1所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态”的步骤之后，所述方法还包括：

根据下式对所述动力电池的第一健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B

其中，所述SOH_i是对所述第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，所述B是预设的第二修正系数；

并且其中，所述

所述SOH_OL是利用所述动力电池的保养数据得到的所述动力电池的标定健康因子，

所述SOH_OB是利用所述保养数据得到的所述动力电池的保养健康因子，所述

所述V_{k_j}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{k_0}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述h是在所述动力电池的标定实验中所述荷电状态的总数；

根据所述第二健康因子再次评估所述动力电池的健康状态。

3.根据权利要求2所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据下式对所述动力电池的第二健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子”的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述动力电池的保养数据获取所述动力电池的容量标定值和电量标定值；

根据所述容量标定值与电量标定值并且按照下式计算所述标定健康因子SOH_OL：

其中，所述SOH_{OL_E}和SOH_{OL_Q}分别是电量标定值和容量标定值；

并且其中，所述

所述E是根据所述保养数据得到的所述动力电池的电量，所述E₀是所述动力电池的初始电量标定值；

所述

所述Q是根据所述保养数据得到的所述动力电池的容量，所述Q₀是所述动力电池的初始容量标定值。

4.根据权利要求3所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，

所述第一修正系数A的取值取决于所述第二修正系数B的取值范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态”的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述动力电池的历史充电数据获取所述动力电池的健康因子预测值；

判断所述动力电池的第一健康因子与所述健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据所述健康因子预测值修正所述第一健康因子。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子；

根据所述保养前健康因子与所述保养后健康因子并且根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度：

其中，所述Improving_rate是保养之后动力电池的性能提升幅度，所述SOH_b，m是保养前健康因子，所述SOH_a，p是保养后健康因子。

7.根据权利要求6所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，“分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子”的步骤包括：

根据下式计算所述保养前健康因子和所述保养后健康因子：

其中，所述m和p分别是所述动力电池保养前后一定时间内的充电总数；所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

8.根据权利要求6所述的动力电池健康状态评估方法，其特征在于，在“根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度”的步骤之后，所述方法还包括：

向用户终端发送所述动力电池的性能提升幅度并且根据所述动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

9.一种动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述系统包括：

电池电压获取装置，配置为分别获取当前充电与前一次充电时多个预设的所述动力电池的荷电状态对应的电池电压；

电压变化量获取装置，配置为根据所述电池电压获取装置所获取的电池电压计算每个所述荷电状态对应的电压变化量；

健康状态评估装置，配置为根据所述电压变化量获取装置所计算的每个荷电状态对应的电压变化量评估当前所述动力电池的健康状态；所述健康状态评估装置包括健康因子获取模块和第一健康状态评估模块；

所述健康因子获取模块配置为根据所述电压变化量并按照下式计算所述动力电池的第一健康因子：

其中，所述SOH_i0是对动力电池进行第i次充电后所述动力电池的第一健康因子，所述V_{i_j}是对动力电池进行第i次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述v_{i_0}是对动力电池进行第i-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述n是所述荷电状态的总数，所述A是预设的第一修正系数；

所述第一健康状态评估模块配置为根据所述第一健康因子评估所述动力电池的健康状态。

10.根据权利要求9所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康状态评估装置还包括健康因子校准模块和第二健康状态评估模块；

所述健康因子校准模块配置为根据下式对所述动力电池的第一健康因子进行校准，得到所述动力电池的第二健康因子：

SOH_i＝SOH_i0×B

其中，所述SOH_i是对所述第一健康因子SOH_i0校准后得到的第二健康因子，所述B是预设的第二修正系数；

并且其中，所述

所述SOH_OL是是利用所述动力电池的保养数据得到的所述动力电池的标定健康因子SOH_OL，

所述SOH_OB是利用所述保养数据得到的所述动力电池的保养健康因子，所述

所述V_{k_j}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述V_{k_0}是在所述动力电池的标定实验中对动力电池进行第k-1次充电时第j个荷电状态对应的电池电压，所述h是在所述动力电池的标定实验中所述荷电状态的总数；

所述第二健康状态评估模块配置为根据所述第二健康因子再次评估所述动力电池的健康状态。

11.根据权利要求10所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康因子校准模块包括标定健康因子获取子模块，所述标定健康因子获取子模块包括容量/电量标定值获取单元和标定健康因子计算单元；

所述容量/电量标定值获取单元配置为根据所述动力电池的保养数据获取所述动力电池的容量标定值和电量标定值；

所述标定健康因子计算单元配置为根据所述容量标定值与电量标定值并且按照下式计算所述标定健康因子SOH_OL：

其中，所述SOH_{OL_E}和SOH_{OL_Q}分别是电量标定值和容量标定值；

并且其中，所述

所述E是根据所述保养数据得到的所述动力电池的电量，所述E₀是所述动力电池的初始电量标定值；

所述

所述Q是根据所述保养数据得到的所述动力电池的容量，所述Q₀是所述动力电池的初始容量标定值。

12.根据权利要求11所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述第一修正系数A的取值取决于所述第二修正系数B的取值范围。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述健康因子获取模块还包括健康因子修正子模块，所述健康因子修正子模块包括健康因子预测单元和健康因子修正单元；

所述健康因子预测单元配置为根据所述动力电池的历史充电数据获取所述动力电池的健康因子预测值；

所述健康因子修正单元配置为判断所述动力电池的第一健康因子与所述健康因子预测值之间的偏差是否大于等于预设的偏差阈值：若是，则根据所述健康因子预测值修正所述第一健康因子。

14.根据权利要求9至12中任一项所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述系统还包括电池性能获取装置，所述电池性能获取装置包括保养前/后健康因子获取模块和电池性能获取模块；

所述保养前/后健康因子获取模块配置为分别获取对所述动力电池保养前后所述动力电池的保养前健康因子和保养后健康因子；

所述电池性能获取模块配置为根据所述保养前健康因子与所述保养后健康因子并且根据下式计算对所述动力电池保养后所述动力电池的性能提升幅度：

其中，所述Improving_rate是保养之后动力电池的性能提升幅度，所述SOH_b，m是所述保养前健康因子，所述SOH_a，p是所述保养后健康因子。

15.根据权利要求14所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述保养前/后健康因子获取模块包括保养前/后健康因子计算单元，所述保养前/后健康因子计算单元配置为根据下式计算所述保养前健康因子和所述保养后健康因子：

其中，所述m和p分别是所述动力电池保养前后一定时间内的充电总数；所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第一健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第一健康因子，或者所述SOH_OB_s是利用保养前所述动力电池的第s次充电数据计算得到的第二健康因子并且所述SOH_OB_t是利用保养后所述动力电池的第t次充电数据计算得到的第二健康因子。

16.根据权利要求14所述的动力电池健康状态评估系统，其特征在于，所述电池性能获取装置还包括信息反馈模块，所述信息反馈模块配置为向用户终端发送所述动力电池的性能提升幅度，并且根据所述动力电池的性能提升幅度反馈相应的用户附加值。

17.一种存储装置，其中存储有多条程序，其特征在于，所述程序适于由处理器加载以执行权利要求1至8中任一项所述的动力电池健康状态评估方法。

18.一种控制装置，包括处理器和存储设备，所述存储设备适于存储多条程序，其特征在于，所述程序适于由所述处理器加载以执行权利要求1至8中任一项所述的动力电池健康状态评估方法。

19.一种换电站，其特征在于，包括如权利要求9至16中任一项所述的动力电池健康状态评估系统。

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